«Алгоритмы обработки одномерных (линейных) массивов» Методическая разработка по предмету Информатика и ИКТ , учитель информатики МАОУ «Физико-технический лицей № 1» г. Саратов (ФТЛ № 1) (стр. 1 )

«Алгоритмы обработки одномерных (линейных) массивов»

Методическая разработка по предмету Информатика и ИКТ

, учитель информатики

МАОУ «Физико-технический лицей № 1» г. Саратов (ФТЛ № 1)

Название ОУ: МАОУ «Физико-технический лицей № 1»
Должность автора: учитель информатики
Адрес ОУ: 410012, 43

Тел: [phone]

Аннотация.

В этой разработке рассматривается тема «Алгоритмы обработки одномерных (линейных) массивов».

Изучение табличных величин — неотъемлемая часть любого курса информатики.

Обработка одномерных массивов (таблиц) включает большой класс задач, решаемых разными методами.

В работе дана классификация задач, выделены четыре группы задач:

1.Заполнение; 2.Анализ 3.Поиск 4.Перестановка.

В разработке представлены задачи и программные коды для каждой рассматриваемой группы.

Главные задачи: научить школьника самостоятельно строить алгоритмы, помочь ему овладеть приемами обработки таблиц.

Пояснительная записка

В этой работе рассматривается тема «Алгоритмы обработки одномерных (линейных) массивов», которая является обязательной в курсе информатики. Изучение табличных величин — неотъемлемая часть любого курса информатики.

Важность этой темы определяется особой ролью таблиц. Все применения ЭВМ основаны на их способности к быстрой и точной обработке  больших объемов информации, а это возможно только когда информация однородна и отсортирована. Таким образом, табли цы как основное средство представления однородной информации неизбежно используются во всех реальных компьютерных программах.

На табличном принципе основана и архитектура современных компьютеров: память машины можно рассматривать как большой массив байтов, адреса которых располагаются по возрастанию. Следовательно, без понимания информационной сущности таблиц и основных алгоритмов их обработки невозможно формирование полноценных представлений о возможностях компьютеров и принципах их работы. Отсюда вытекает необходимость темы «Алгоритмы обработки одномерных массивов» в общеобразовательном курсе информатики. Абсолютно необходима эта тема и в углубленном курсе информатики.

Целью моей работы является изложение методики преподавания в
8-9 классах темы «Алгоритмы обработки одномерных (линейных) массивов».

Целью моей работы как учителя информатики: научить школьников работать с одномерными массивами (описание, ввод, вывод, обработка массива), освоить использование датчика случайных чисел; освоить инициализацию массива через его описание в блоке CONST, развить интеллектуальные способности и познавательные интересы школьников.

На примере этой темы мне хотелось бы продемонстрировать ту методику преподавания, которую использую и при преподавании многих других тем.

Для построения сколько-нибудь сложных и содержательных программ необходимо уверенное владение общими принципами применения таблиц и базовыми приемами их обработки.

В данной работе рассмотрен ряд простых алгоритмов, которые используются при построении более сложных.

Большое внимание стоит уделять реализации задачи с точки зрения оптимальности алгоритма ее решения, разумно будет проектировать такой алгоритм, который потребует меньших ресурсов времени и памяти.

Основные задачи:

научить учеников создавать свои алгоритмы, опираясь на уже изученные алгоритмы. научить учеников переводить словесное описание алгоритмов на язык программ. научить учеников создавать эффективные алгоритмы.

Тема «Алгоритмы обработки одномерных (линейных) массивов» настолько богата и всеобъемлюща, что ее изучение начинается в 8 классах, и продолжается в последующие годы изучения информатики.

Массивы, или табли цы, присутствую т во всех про цедурных языках. Предлагаемые подходы к теме не зависят от языка, и данную методику можно применять при использовании любого про цедурного языка. В работе используется язык программирования Турбо Паскаль.

Работа содержит большое количество условий и решений задач – дидактический материал.

ТО и ПО: ПК, интерактивная доска, проектор, среда программирования BP, Microsoft Office.

Необходимость изучения темы

«Алгоритмы обработки одномерных (линейных) массивов»

Изучение любой темы следует начинать с того, чтобы подвести ученика к необходимости этого, показать потребность в решении соответствующего круга проблем, привести доступные для понимания учеников 8 классов примеры, продемонстрировать методы обработки методов обработки потока данных в прикладных задачах (на практике, в окружающем нас мире).

Часто требуется обработать одинаковым образом данные, поступающие в компьютер последовательно друг за другом. Например, найти средний рост учеников класса, вводя по очереди рост каждого ученика, или найти суммарную стоимость всех товаров, купленных одним покупателем в универсальном магазине, и т. п

Структуру для представления однородной информации в программировании принято называть массивом. (Фактически термины таблица и массив в данном контексте – полные синонимы).

В 8-м классе вводится понятие таблицы как новый способ хранения информации. Новые понятия лучше всего воспринимаются учениками в тех случаях, когда они возникают не случайно, а как необходимость при решении каких-либо новых задач. Новое понятие возникает в результате решения специально-подобранной вводной задачи. Фактически ученики сами изобретают недостающие средства, а учитель должен направить формирование этих средств в нужное русло.

Вводная задача: Нахождение периметра многоугольника с известными длинами сторон (предполагается, что многоугольник заведомою существует, и контроль исходных данных не производится).

Для треугольника задача решается легко

Program Perimetr_treug1;

Var  a, b,c, p:integer;

Begin

  Writeln('введите значения а, Ь, с');

  Readln(a, b,с);

  P:=a+b+c;

  Writeln(' периметр - ', p) ;

End.

После небольшой модификации алгоритм можно использовать для нахождения периметра четырех или пятиугольника. Однако попытка модифицировать алгоритм на случай десяти-, двадцати - или стоугольника наталкивает на некоторые размышления.

Во-первых, нормальному человеку, безусловно, лень переписывать такие длинные списки переменных.

Во-вторых, алгоритмы для разных многоугольников отличаются очень незначительно — только количеством сторон-слагаемых. Хотелось бы обойтись одним алгоритмом.

Попробуем изобрести соответствующее средство.

Запишем алгоритм нахождения периметра 100-угольника:

р:=а1+a2+ … +a100

К сожалению, компьютер не понимает многоточий. Следовательно, нам необходимо, не перечисляя 100 переменных явно, описать их и указать, что с ними необходимо выполнять одинаковые действия.

В этих требованиях мы фактически сформулировали основные свойства табличных величин: таблица состоит из множества простых переменных (описание без перечисления), к которым можно обращаться не по уникальным именам, а по общему имени таблицы с указанием номера элемента.

После такого введения ученики понимают, зачем нужны таблицы, они готовы разбираться в таких понятиях , как элемент, индекс, обращение к  элементу и т. д.

Эта задача подводит учеников к основным свойствам табличных величин: таблица состоит из множества простых переменных, к которым можно обращат ься не по уникальным именам, а по об щему имени таблицы с указанием номера элемента.

После такого введения ученики понимают, зачем нужны таблицы, они готовы разбираться в таких понятиях, как элемент, индекс, обращение к элементу и т. д.

Важный вопрос, на который надо отвечать при решении реальных задач, — когда следует и когда не следует объединять простые переменные в таблицы. Ключ к ответу — понимание таблицы как составной величины, хранящей однородную информацию.

Однородность означает, что все элементы таблицы равноправны: имеют одинаковый, содержательный смысл, при обработке над ними совершаются одинаковые операции. Это можно считать первым, качественным, признаком однородности.

Второй признак — независимость от количества. Если информация однородна, то точное количество элементов несущественно — алгоритмы обра­ботки таблиц не меняются при изменении количества элементов.

Применение этих признаков на практике позволяет решить вопрос об использовании таблицы или отдельных простых переменных.

После того, как была доказана необходимость использования массивов, подводим учеников к решению задач над последовательностью данных.

Описание одномерных массивов.

Как только мы дали еще интуитивное понятие смысла "таблицы" данных, мы говорим на уроках информатики об описании, вводе и выводе одномерных массивов.

Массив — это пронумерованная последовательность величин одинакового типа, обозначаемая одним именем. Элементы массива располагаются в последовательных ячейках памяти, обозначаются именем массива и индексом.

Описание массива : Array [тип индекса] of базовый тип;

Чаще всего типом индекса является диапазон.

Например,

Var A : Array [1..10] of Integer; B : Array [1..10] of Real:

C : Array [1..20] of Char;

Различные способы описание массива

1 Способ

Const n=5;

Var A : Array [1..n] of Integer;

I: Integer;

2 Способ

Var A : Array [1..100] of Integer;

I, n: Integer;

3 Способ (массив можно объявить с использованием собственного типа)

Type mas = array[1..100] of integer;

Var a: mas;

Классификация задач обработки потока данных

Чтобы нау чить школ ьника решать задачи, необходимо, не только познакомить его с типовыми приемами, но и показать те ситуации, в которых срабатывает тот или иной прием.

Хорошая классификация должна помогать этому, ее применение должно сокра щать путь от условия до решения. Для этого необходимо объединить в группы задачи, обладающие одновременно схожими условиями и принципами решения.

Общность условий обеспечивает распознавание задачи учеником, отнесение ее к конкретному типу, то есть создает возможность реального применения классифика ции.

Об щность решений помогает ученику сделать следую щий шаг — подобрат ь метод решения, то есть обеспечивает результативность классифика ции.

Таким образом, в основу классификации дол жен лечь некий признак, явно видимый из условия задачи и существенно влияющий на ее решение. В качестве такого признака предлагается рассматривать информационную роль таблицы в алгоритме, то есть вид табличной величины.